F-35项目在研制之初就确立了“发动机大战”原则,计划从第6批生产型开始引入竞争性招标合同,由普惠F135和GE F136两种备选发动机来竞争发动机制造合同。之所以如此繁琐,全因当年的F-15和F-16战斗机在这方面吃了大亏。

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F-15和F-16为了提高通用性,最初都采用了普惠公司的F100加力涡扇发动机。但作为美国初代高推重比战斗机涡扇,这种发动机在早期非常不成熟,服役后很快就暴露出压气机失速、涡轮损坏、寿命远低于预期等严重问题,导致F-15大面积趴窝,F-16的飞行安全也受到严重威胁。

为了解决两种主力战斗机要命的发动机问题,美国空军一方面责成普惠加紧改进F100,另一方面引入竞争机制,让普惠的老冤家GE开始研制适用于两种战斗机的F110发动机,从根子上戳到了普惠的痛处。

发动机大战的结果就是彻底解决了F-15进而F-16的心脏病问题,普惠在压力之下很快推出了F100-PW-220改进型,解决了大部分可靠性问题,甚至还降低了采购价格。不过由于GE F110表现更出色,F-16从Block30批次开始根据竞争性合同来选择F100还是F110,最后F110抢走了F-16战斗机75%的装机份额,也因推力更大和可靠性更好被F-15E出口型广泛采用。

所以为了避免发动机独家供应的种种弊端,F-35项目再度引入发动机大战机制,让普惠F135大战GE F136。F135是F-22的F119发动机的进一步改进型,具有更大直径的风扇和更大的涵道比来增加推力。F136则源自YF120变循环发动机(后者在ATF竞争中败给了F119),改进思路与F135类似,但据称具有比F135更大的温度裕度,变循环设计也让该发动机更好的燃油效率和超音速性能,最大推力也稍高一些。

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F135

但最后因成本问题,F136于2011年12月被取消,普惠成为F-35唯一发动机供应商,一家独大的恶果到现在已经充分显现……

近日美国《国防新闻》报道由于发动机故障,美国空军F-35表演队的2021年飞行表演计划被削减了8场(三分之一),以免过度消耗F135发动机。F135目前遭遇的最大问题是发动机动力模块的涡轮叶片耐热涂层过早开裂和剥落,这将严重缩短叶片寿命,而飞行表演中长时间加力的热量积聚无疑会进一步加重这个问题。

F135

叶片涂层问题目前已经造成F135发动机在大修中心的严重积压,平均大修周转时间高达200多天,如果无法顺利解决该问题,到2022年将有大约5%至6%的F-35战斗机无发动机可用。为了解决F135的大修积压和可靠性问题,美国空军正在建设第二个F135大修中心,同时普惠也在研发更耐用的耐热涂层。

除涂层外,由于缺乏竞争,F135发动机的生产质量也无法让人恭维。2017年每台F135发动机平均被发现777个质量问题,2018年增加到941个,导致了在出厂前的大量返工。

F-35作为一种单发战斗机,发动机可靠性尤为重要,而F135发动机因风扇模块第三级转子叶片与机匣的摩擦问题已经烧毁了一架F-35A,因燃油管线破裂还导致一架F-35B坠机,导致了数亿美元的高额损失。讽刺的是当年F136项目被终止时,该发动机的研制已经完成了80%,仅需最后一点投入就能研制成功。